【導(dǎo)學(xué)練】高中物理魯科版(2019)選擇性必修3：1.4 課后素養(yǎng)落實3 科學(xué)探究：氣體壓強與體積的關(guān)系習(xí)題

課后素養(yǎng)落實(三)(建議用時：40分鐘)題組一攝氏溫度與熱力學(xué)溫度1．(多選)下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中，正確的是()A．熱力學(xué)溫度的零值等于－273.15℃B．熱力學(xué)溫度變化1K和攝氏溫度變化1℃，變化量的大小是相等的C．絕對零度是低溫的極限，永遠(yuǎn)達(dá)不到D．1℃就是1KABC[根據(jù)熱力學(xué)溫度零值的規(guī)定可知A正確；熱力學(xué)溫度變化1K和攝氏溫度變化1℃的變化量大小是相等的，但1℃不是1K，B正確，D錯誤；絕對零度是低溫的極限，只能無限接近而永遠(yuǎn)不可能達(dá)到，C正確。]2．伽利略在1593年制造了世界上第一個溫度計——空氣溫度計，如圖所示，一個細(xì)長頸的球形瓶倒插在裝有紅色液體的槽中，細(xì)管中的液面清晰可見，如果不考慮外界大氣壓的變化，就能根據(jù)液面的變化測出溫度的變化，則下列說法正確的是()A．該溫度計的測溫物質(zhì)是槽中的液體B．該溫度計的測溫物質(zhì)是細(xì)管中的紅色液體C．該溫度計的測溫物質(zhì)是球形瓶D．該溫度計的測溫物質(zhì)是球形瓶中的空氣D[細(xì)管中的紅色液體是用來顯示球形瓶中空氣的體積隨溫度變化情況的，測溫物體是球形瓶中封閉的空氣，該溫度計是利用它的熱脹冷縮的性質(zhì)制造的，故A、B、C錯誤，D正確。]3．(多選)一個系統(tǒng)的溫度由200K升高到300K，另一個系統(tǒng)的溫度由200℃升高到300℃，則有關(guān)這兩個溫度及其變化的說法正確的是()A．它們升高了相同的溫度B．它們升高的溫度不同C．它們后來的溫度相同D．它們后來的溫度不同AD[由T＝t＋273.15K和兩種溫標(biāo)下溫度的變化特點Δt＝ΔT判斷，可知A、D正確，B、C錯誤。]題組二氣體壓強的微觀解釋4．下列關(guān)于氣體壓強的說法正確的是()A．氣體壓強是由于氣體受到重力而產(chǎn)生的B．失重情況下氣體對器壁不會產(chǎn)生壓強C．氣體對容器底的壓強比側(cè)壁壓強大D．氣體的壓強是由于氣體分子不斷地碰撞器壁而產(chǎn)生的D[氣體的壓強是由于氣體分子不斷對容器壁碰撞而產(chǎn)生的，而不是由于氣體本身的重力而產(chǎn)生的，故A錯，D對；在失重情況下氣體分子的熱運動不會受到影響，對器壁的壓強不會變化，故B錯；氣體的密度很小，重力的影響可以忽略不計，所以氣體對器壁的壓強各處都是相等的，故C錯。]5．(2020·湖南邵東一中高二下月考)下面關(guān)于氣體壓強的說法正確的是()①氣體對器壁產(chǎn)生的壓強是由于大量氣體分子頻繁碰撞器壁而產(chǎn)生的②氣體對器壁產(chǎn)生的壓強等于作用在器壁單位面積上的平均作用力③從微觀角度看，氣體壓強的大小跟氣體分子的平均速率和分子密集程度有關(guān)④若容器中氣體分子的密度大，在單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，平均作用力也會較大A．只有①③對 B．只有②④對C．只有①②③對 D．①②③④都對D[氣體壓強的產(chǎn)生原理是：由于大量的氣體分子頻繁持續(xù)地碰撞器壁而對器壁產(chǎn)生了持續(xù)的壓力，單位時間內(nèi)作用在器壁單位面積上的平均作用力的大小在數(shù)值上等于氣體壓強。由此可知，從微觀的角度看，氣體分子的平均速率越大，單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)越多，在單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，平均作用力也會大，氣體對器壁的壓強就越大，即氣體壓強的大小與氣體分子的平均速率和單位體積的分子數(shù)有關(guān)；綜上所述，四個說法都正確，故選D。]6．如圖所示，兩個完全相同的圓柱形容器，容器甲中恰好裝滿水，容器乙密閉，其中充滿空氣，則下列說法中正確的是()甲乙A．兩容器中的壓強都是由于分子撞擊器壁而產(chǎn)生的B．兩容器中的壓強都是由于所裝物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的C．甲容器中pA>pB，乙容器中pC＝pDD．如果溫度略有升高，pA、pB變大，pC、pD也要變大C[甲容器中壓強產(chǎn)生的原因是液體受到重力的作用，而乙容器中壓強產(chǎn)生的原因是分子撞擊器壁，A、B錯誤；液體的壓強p＝ρgh，hA>hB，可知pA>pB，而密閉容器中氣體壓強各處均相等，與位置無關(guān)，pC＝pD，C正確；溫度略有升高時，pA、pB不變，而pC、pD增大，D錯誤。]題組三探究氣體壓強與體積的關(guān)系7．為了探究氣體壓強與體積的關(guān)系，實驗裝置如圖所示。注射器下端的開口有橡膠套，它和柱塞一起把一段空氣柱封閉在玻璃管中。實驗中空氣柱體積變化緩慢，可認(rèn)為__________保持不變?？諝庵膲簭妏可以從儀器上方的指針讀出，空氣柱的長度L可以從玻璃管兩側(cè)的刻度尺上讀出，若空氣柱的橫截面積為S，則空氣柱的體積V＝__________。為了直觀地判斷壓強p與體積V的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作出__________(選填“p-V”或“p-eq\f(1,V)”)圖像。[解析]實驗中空氣柱體積變化緩慢，可認(rèn)為溫度保持不變。若空氣柱的橫截面積為S，長度為L，則空氣柱的體積V＝SL。因為pV＝C，所以應(yīng)作出“p-eq\f(1,V)”圖像，這樣得到的圖像為直線。[答案]溫度SLp-eq\f(1,V)8．中央電視臺在“科技之光”欄目中曾播放過這樣一個節(jié)目，把液氮倒入飲料瓶中，馬上蓋上蓋子并擰緊，人立即離開現(xiàn)場。一會兒飲料瓶就爆炸了。你能解釋一下原因嗎？提示：飲料瓶內(nèi)液氮吸熱后變成氮氣，分子運動加劇，氮氣單位體積分子數(shù)增多，溫度持續(xù)升高，瓶內(nèi)壁產(chǎn)生的壓強逐漸增大，當(dāng)瓶內(nèi)外的壓強差大于瓶子所承受限度時，飲料瓶發(fā)生爆炸。9．(多選)下列說法中正確的是()A．在完全失重的情況下，液體對容器的壓強不為零B．氣體的壓強主要是大量氣體分子頻繁地碰撞容器壁而產(chǎn)生的C．一定質(zhì)量的氣體，若體積不變，當(dāng)分子熱運動變得劇烈時，壓強一定變大D．一定質(zhì)量的氣體在壓強不變而體積增大時，單位時間碰撞單位面積容器的分子數(shù)一定減少BCD[液體的壓強是由于重力產(chǎn)生的，完全失重狀態(tài)下，液體對器壁壓力為零，故壓強為零，故A錯誤；氣體壓強主要是大量氣體分子不斷對容器碰撞而產(chǎn)生的，在失重情況下氣體分子的熱運動不會受到影響，氣體對容器的壓強不會變化，故B正確；當(dāng)氣體體積不變，分子熱運動變劇烈時，單位時間內(nèi)撞擊容器壁的分子數(shù)增加，對容器壁的撞擊作用力增大，壓強變大，故C正確；一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)體積增大時，分子數(shù)密度減小，要保持壓強不變，分子的平均速率增大，分子每次碰撞器壁的作用力增大，則單位時間撞擊單位面積容器壁的分子數(shù)一定減少，故D正確。]10．如圖所示，兩個完全相同的柱形密閉容器，甲中裝有與容器容積相等的水，乙中充滿空氣，試問：甲乙(1)兩容器各側(cè)壁壓強的大小情況及壓強的大小取決于哪些因素(容器容積恒定)?(2)若讓兩容器同時做自由落體運動，容器側(cè)壁上所受的壓強將怎樣變化？[解析](1)對甲容器，上壁的壓強為零，底面的壓強最大，其數(shù)值為p＝ρgh(h為上、下底面間的距離)。側(cè)壁的壓強自上而下，由小變大，其數(shù)值大小與側(cè)壁上各點距水面的豎直距離x的關(guān)系是p＝ρgx；對乙容器，各處器壁上的壓強大小都相等，其大小取決于氣體的分子數(shù)密度和溫度。(2)甲容器做自由落體運動時，器壁各處的壓強均為零；乙容器做自由落體運動時，器壁各處的壓強不發(fā)生變化。[答案]見解析11．為估算池中睡蓮葉面承受雨滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強，小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺，測得1小時內(nèi)杯中水面上升了45mm。查詢得知，當(dāng)時雨滴豎直下落速度約為12m/s。據(jù)此估算該壓強約為多少(設(shè)雨滴撞擊睡蓮后無反彈，不計雨滴重力，雨水的密度為1×103kg/m3)?[解析]設(shè)雨滴受到支持面的平均作用力為F。設(shè)在Δt時間內(nèi)有質(zhì)量為Δm的雨水的速度由v＝12m/s減為零。以向上為正方向，對這部分雨水應(yīng)用動量定理：FΔt＝0－(－Δmv)＝Δmv得到F＝eq\f(Δm,Δt)v設(shè)水杯橫截面積為S，對水杯里的雨水，在Δt時間內(nèi)水面上升Δh，則有Δm＝ρSΔhF＝ρSveq\f(Δh,Δt)壓強p＝eq\f(F,S)＝ρveq\f(Δh,Δt)＝1×103×12×eq\f(45×10－3,3600)Pa＝0.15Pa。[答案]0.15Pa12．如圖甲所示，某同學(xué)用氣體壓強傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律，操作步驟如下：甲乙①把注射器活塞推至注射器中間某一位置，將注射器與壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機逐一連接；②移動活塞，記錄注射器內(nèi)氣體的體積V，同時記錄對應(yīng)的由計算機顯示的氣體壓強值p；③重復(fù)步驟②，多次測量；④根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，作出V-eq\f(1,p)圖線，如圖乙所示。(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實驗中采取的主要措施是___________________；為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是__________________和__________________。(2)理論上，如果V-eq\f(1,p)圖線________________________，就說明氣體的體積跟壓強的倒數(shù)成正比，即體積與壓強成反比。(3)若該同學(xué)實驗操作規(guī)范正確，則圖線不過原點的原因可能是__________________，圖乙中V0代表______________________。[解析](1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實驗中采取的主要措施是在注射器活塞上涂潤滑油，這樣可以保持氣密性良好；為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是移動活塞要緩慢，不能用手握住注射器封閉氣體的部分，這樣能保證裝置的溫度與外界溫度一樣。(2)如果氣體的體積跟壓強的倒數(shù)成正比，即體積與壓強成反比，則畫出的V-eq\f(1,p)圖線是一條過坐標(biāo)原點的直線。(